Freescale 9S08QD4

Отличный выбор для простых и компактных встраиваемых систем. Вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) 9S08QD4.

Общее описание

9S08QD4 — это 8-битный микроконтроллер из семейства HCS08, относящийся к серии QD (Value Line). Это экономичное решение с минимальным набором периферии, предназначенное для замены простых логических схем, выполнения базовых функций управления (кнопки, светодиоды, датчики) в cost-sensitive приложениях.

Ключевая философия: Минимум периферии, максимальная простота и низкая цена при сохранении ядра HCS08 с его эффективным набором инструкций.

Технические характеристики (кратко)

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Ядро | 8-битное Freescale HCS08 (полностью совместимое с S08) | | Тактовая частота | До 20 МГц (внутренняя шина до 10 МГц) | | Флэш-память | 4 КБ с возможностью записи/стирания на лету (EEPROM-эмуляция) | | ОЗУ (RAM) | 256 байт | | Таймеры | 1x 2-канальный TPM (Timer/PWM Module):
• 16-битный счетчик
• Возможность захвата/сравнения (Input Capture / Output Compare)
• ШИМ (PWM) с регулируемой скважностью | | Коммуникационные интерфейсы | 1x SCI (UART) — асинхронный последовательный порт | | АЦП (ADC) | Нет (это ключевое ограничение модели) | | Компаратор | Нет | | Количество линий I/O | До 10 (в зависимости от корпуса) | | Тактирование | Внутренний тактовый генератор (ICS):
• Внутренний опорный генератор 31.25 кГц (очень точный для низких скоростей)
• Генератор, управляемый FLL (PLL), до 20 МГц от внешнего резонатора 32.768 кГц или внутреннего генератора | | Напряжение питания | 2.7В — 5.5В (широкий диапазон, работа от батареи) | | Температурный диапазон | Промышленный: -40°C до +85°C | | Корпуса | DIP-8, SOIC-8 (компактные, для простого монтажа) | | Особенности | Встроенный watchdog (COP), режимы пониженного энергопотребления (STOP3, WAIT), флаг безопасности (security flag). |

Парт-номера (Part Numbers) и корпуса

Парт-номер формируется по маске: MC9S08QD4xxx, где xxx — обозначение корпуса и температурного диапазона.

Наиболее распространенные:

• MC9S08QD4CAG — корпус SOIC-8, промышленный температурный диапазон (-40°C to +85°C). Самый популярный вариант.
• MC9S08QD4CPE — корпус DIP-8, промышленный температурный диапазон. Идеален для макетных плат и прототипирования.
• MC9S08QD4MPE — корпус DIP-8, расширенный температурный диапазон (-40°C to +125°C) для автомобильных применений (автомобильная квалификация AEC-Q100).

Совместимые и аналогичные модели (внутри семейства)

При выборе аналога или замены важно смотреть на совместимость по выводам (pin-to-pin) и по периферии.

1. Прямые аналоги и замены (Pin-to-Pin):

Эти микроконтроллеры имеют идентичную распиновку (в том же корпусе) и схожий набор периферии, что позволяет легко заменить один на другой с минимальными изменениями в коде и плате.

• MC9S08QD2 — Младший брат. 2 КБ Flash, 128 Байт RAM. Все остальное идентично (TPM, SCI, нет АЦП). Прямая замена при нехватке памяти у QD4.
• MC9S08QD1 — Еще более младшая версия. 1 КБ Flash, 64 Байт RAM. Прямая замена.
• MC9S08PA4 — Более новая и продвинутая pin-to-pin замена от семейства 9S08PA (Performance+). Имеет 8 КБ Flash, 512 Байт RAM, встроенный 10-битный АЦП (ADC), более точный внутренний генератор. Настоятельно рекомендуется к использованию вместо QD4 для новых разработок, так как при схожей цене предлагает гораздо больше возможностей.
• MC9S08PT4 / PT8 — Также из семейства PA/PT. Имеют АЦП, больше памяти, совместимы по выводам с QD-серией в корпусах 8-pin.

2. Совместимые по архитектуре (но не по выводам):

Микроконтроллеры с тем же ядром HCS08, но с другим количеством выводов и дополнительной периферией. Код переносится легко, но разводка платы будет другой.

• MC9S08QE8 / QE32 (серия QE) — Больше линий I/O (до 24), есть АЦП (10-битный), больше памяти (до 32 КБ Flash), 2 SCI, SPI, I²C. Корпуса SOIC-16, SOIC-20, QFN-24.
• MC9S08AC8 / AC16 (серия AC) — Еще более богатая периферия, включая CAN-модуль для автомобильных применений.
• MC9S08SH8 / SH32 (серия SH) — Компактные корпуса (TSSOP-16, QFN-16), есть АЦП, часто используются для управления питанием.

Типичные области применения

• Управление бытовой техникой: пульты, таймеры, простые панели управления.
• Игрушки и электронные гаджеты.
• Датчики и сенсоры с интерфейсом UART.
• Устройства с батарейным питанием, где важна низкая стоимость и низкое энергопотребление.
• Замена логических микросхем (таймеры 555, счетчики и т.д.) для придания гибкости.
• Простые контроллеры светодиодов (LED драйверы) с ШИМ.

Важное замечание

Семейство 9S08QD и многие другие HCS08 являются устаревшими (End-of-Life) для новых разработок. NXP активно продвигает более современные, энергоэффективные и производительные архитектуры, такие как:

• ARM Cortex-M0+ (серия Kinetis L, например KL03, KL17) — 32-битные, часто дешевле и мощнее 8-битных.
• S32K1 (на базе ARM Cortex-M) — для автомобилей.
• 8-битные современные: серия 9S08PA/PT (как прямая замена QD) или микроконтроллеры RS08.

Рекомендация: Для новых проектов вместо 9S08QD4 следует рассматривать MC9S08PA4 (прямая замена) или один из микроконтроллеров на ядре ARM Cortex-M0+ от NXP.